某金尾矿综合利用及二次尾矿复垦土壤初步分析

王 杨，陈留慧

（1.辽宁万隆科技研发有限公司长沙分公司，湖南长沙 410002；2.中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙 410083）

随着我国经济快速发展，黄金的生产量日益增加，导致尾矿量日益增多。尾矿堆存不仅占用大量土地，浪费资源，而且严重威胁生态环境。金尾矿中含有大量有价金属和非金属元素，综合利用价值较大，是宝贵的二次资源；

目前常见的金尾矿综合利用方法有：（1）回收金、钨等有价金属矿物［1～3］；（2）回收石英、长石、绢云母等非金属矿物［4～6］；（3）用作建筑材料等［7～10］。

本文针对山东某金尾矿，在回收金、绢云母、钾长石和石英的基础上，对二次尾矿复垦壤的相关参数进行初步检测分析，并与原尾矿对比，为下一步大规模复垦土壤提供依据。

1 尾矿性质

原尾矿的多元素分析结果见表1，主要矿物组成及相对含量见表2。

表1 多元素分析结果 %

表2 主要矿物组成及相对含量 %

从表1可以看出，有用元素为Au、SiO2和K2O，含量分别为0.2g／t、72.81%和4.21%。从表2可以看出，该尾矿的主要金属矿物为磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿和磁黄铁矿等；主要非金属矿物为石英和长石，含量分别达到40.1%和42.3%，有回收价值。其它非金属矿物有方解石、绢云母、白云母、角闪石等，其中绢云母含量7.4%，有一定回收价值。

2 尾矿综合利用

首先对金尾矿在0.074 mm进行分级，-0.074 mm试样再进行分级，-0.074 mm ～+10μm试样为二次尾矿，-10μm试样为绢云母精矿；+0.074 mm试样在磨矿细度-0.074 mm占86.79%时，首先进行强磁选一粗一扫得磁选金精矿，粗选磁场强度1.0 T，扫选磁场强度1.3 T；磁选尾矿再次脱掉细泥，细泥中+10μm试样为二次尾矿，-10μm试样为绢云母精矿；脱泥沉砂调浆后给入浮选机，采用碳酸钠调整pH值8.0，硫酸铜为活化剂，用丁黄药和2＃油浮选得金精矿；浮选尾矿利用稀硫酸调整pH值2～3，用十二胺一粗一扫浮选杂质，杂质为二次尾矿；再利用氢氟酸活化长石，用十二胺作捕收剂，浮选得钾长石精矿，长石浮选尾矿继续利用十二胺进行反浮选除杂提纯，得石英精矿，浮选杂质为二次尾矿；此综合利用流程可获得产率3.54%、Al2O3含量16.78%的绢云母精矿；产率14.73%、Au品位0.36 g／t的磁选金精矿；产率1.85%、Au品位 3.19 g／t的金粗精矿；产率9.79%、K2O品位7.34%的钾长石精矿；产率14.47%、SiO2品位99.45%的石英精矿。所有二次尾矿矿浆混合后，首先加入石灰调整矿浆的pH值至7～8，再加入10 g／t聚丙烯酰胺絮凝浓缩，浓缩后用于复垦土壤，废水处理后回用。试验流程如图1所示。

图1 金尾矿综合利用原则工艺流程图

3 二次尾矿复垦土壤初步分析

主要对二次尾矿进行土壤物理性质和养分的检测，并与原尾矿对比。

3.1 物理性质检测分析

3.1.1 容重检测分析

土壤容重与土壤质地、压实状况及土壤颗粒密度有关。土壤越疏松多孔，容重越小，土壤越紧实，容重越大。一般结构差的土壤（如砂土），土壤容重在1.4～1.7 g／cm3之间；而结构好的土壤（如农业土壤），容重在1.1～1.4 g／cm3之间。容重检测结果见表3，从表3可以看出，二次尾矿容重为1.13 g／cm3结构较好，达到农业土壤标准，原尾矿容重1.53 g／cm3，结构较差，属于砂土。

表3 容重检测结果 g／cm3

3.1.2 最大持水量检测分析

土壤最大持水量是指在自然条件下，土壤孔隙全部充满水分时的含水量，包括毛管孔隙和非毛管孔隙。它代表土壤最大容水能力。在沙质土壤中，最大持水量在250～600 g／kg范围内，而有机土如泥炭土或腐泥土的最大持水量可达1 000 g／kg。最大持水量检测结果见表4，从表4看出，二次尾矿的最大持水量较原尾矿显著增加，但仍属于砂土，与农业土壤还有一定差距。

表4 最大持水量分析结果 g／kg

3.1.3 毛管持水量检测分析

毛管持水量是指土壤中所能保持的毛管上升水的最大数量。一般在田间持水量和饱和持水量之间变化，是对作物有效的水分。检测结果见表5，从表5可以看出，二次尾矿的毛管持水量为278.25 g／kg，显著高于原尾矿的201.13 g／kg，两者都属于壤土范畴。

表5 毛管持水量分析结果 g／kg

3.2 养分检测分析

3.2.1 pH值检测分析

土壤pH通常用以衡量土壤酸碱反应的强弱。检测结果见表6，从表6可以看出，二次尾矿和原尾矿的pH值相差不大，均为碱性土。

3.2.2 有机质检测分析

有机质是土壤养分的主要来源，能促进土壤结构形成，改善土壤物理性质，改变土壤孔隙度，提高土壤蓄水能力；增加土壤的肥力和提高土壤缓冲性能，能促进作物生长发育；同时也有助于消除土壤的污染。检测结果见表7，从表7可以看出，二次尾矿和原尾矿的有机质均处于极缺水平。

表6 pH值分析结果

表7 有机质检测结果 g／kg

3.2.3 全磷检测分析

全磷指的是土壤全磷量即磷的总贮量，包括有机磷和无机磷两大类。土壤中的磷素大部分是以迟效性状态存在，因此土壤全磷含量并不能作为土壤磷素供应的指标，全磷含量高时并不意味着磷素供应充足，而全磷含量低于某一水平时，却可能意味着磷素供应不足。检测结果见表8，从表8可以看出，二次尾矿和原尾矿的全磷含量均在0.2～0.3 g／kg之间，均处于极缺水平。

表8 全磷检测结果 g／kg

3.2.4 有效磷检测分析

有效磷是指土壤中可被植物吸收利用的磷的总称。土壤有效磷是土壤磷素养分供应水平高低的指标。检测结果见表9，从表9可以看出，二次尾矿和原尾矿的有效磷均处于极缺水平。

表9 有效磷检测结果 mg／kg

3.2.5 全氮检测分析

土壤中有机态氮与无机态氮的总和称土壤全氮。土壤氮素绝大部分来自有机质，故有机质的含量与全氮含量成正相关。土壤中的全氮含量代表着土壤氮素的总贮量和供氮潜力。检测结果见表10，从表10中可以看出，二次尾矿和原尾矿的全氮均处于极缺水平，与有机质检测结果吻合。

表10 全氮检测结果 g／kg

3.2.6 速效钾检测分析

速效钾，是指土壤中易被作物吸收利用的钾。检测结果见表11，从表11可以看出，二次尾矿和原尾矿的速效钾均处于中等水平，这应与尾矿中钾长石含量较高有关。

表11 速效钾检测结果 mg／kg

3.2.7 阳离子交换量检测分析

阳离子交换量（CEC，Cation Exchange Capacity）是指土壤胶体所能吸附各种阳离子的总量的大小，基本上代表了土壤可能保持的养分数量，即保肥性的高低，CEC的大小，可作为评价土壤保肥能力的指标。CEC是土壤缓冲性能的主要来源，是改良土壤和合理施肥的重要依据。检测结果见表12，从表12可以看出，二次尾矿和原尾矿的CEC含量在2～3 coml／kg，均处于极缺水平。

表12 阳离子交换量检测结果cmol／kg

4 结 论

1.通过对金尾矿综合利用，可获得产率3.54%、Al2O3含量16.78%的绢云母精矿；产率14.73%、Au品位0.36 g／t的磁选金精矿；产率1.85%、Au品位3.19 g／t的金粗精矿；产率9.79%、K2O品位7.34%的钾长石精矿；产率14.47%、SiO2品位99.45%的石英精矿，总尾矿经处理后为二次尾矿。

2.对二次尾矿和原尾矿进行土壤基本参数的检测分析表明，二次尾矿的容重为1.13 g／cm3、最大持水量为 356.15 g／kg、毛管持水量为 278.25 g／kg，较原尾矿均有大幅提高，容重和毛管持水量均达到农业土壤标准；土壤养分方面，二次尾矿和原尾矿pH分别为7.8和7.6，均为碱性土；两者的速效钾含量分别为125.87 mg／kg和 124.46 mg／kg，均达到中等标准；但有机质、全磷、有效磷和全氮等方面都处于极缺水平，需在后续的复垦过程中进行补充。